高矫顽力和高磁能积的稀土永磁材料被广泛应用于磁记录介质、风力发电及新能源汽车等领域，随着近期稀土价格的持续升温和产量控制，新一代无稀土永磁材料的开发与探索势在必行。近年来人们已设计并制备出Mn基、Fe基及Co基等多种无稀土永磁材料。理论预测，Cr-Te化合物具有大的自旋-轨道耦合作用和低对称性，满足永磁材料的设计原则。国际上已有研究小组通过分子束外延方法获得垂直各向异性的Cr2Te3薄膜，但矫顽力相对较小。
我院王芳教授及其合作者通过高温有机溶剂法获得铁磁Cr2Te3纳米棒，通过改变Cr:Te摩尔比可以有效调控其磁学性能，当Cr:Te前驱体摩尔比在1:1.2至1:1.8时，化学有序的Cr2Te3硬磁相占主导。而在富Cr与富Te合成条件下，化学无序的Cr2Te3软磁相则会生成。当Cr:Te = 1:1.8时，Cr2Te3硬磁相在5K时矫顽力达到9.6 kOe，饱和磁化强度达到22.7emu/g。这是由于Cr2Te3有序相具有大的磁晶各向异性能，我们已通过第一性原理计算证实这一结果（图a），但实验值仅为理论值的1/5，这与Cr2Te3无序相的出现密切相关。研究发现，在该体系中软磁相与硬磁相共存于同一单晶纳米棒中，且耦合程度可通过温度调控。在低温时该体系表现为两相行为，磁滞回线中有明显台阶；高温时软磁与硬磁形成耦合，使回线台阶随温度升高逐渐消失（图b）。该研究成果为Cr基无稀土永磁材料的性能提升提供了重要思路，未来我们将通过元素掺杂继续提升其饱和磁化强度及其居里温度等重要性能指标。
相关结果以《Ferromagnetic Cr2Te3 nanorods with ultrahigh coercivity》为题，于2018年6月21日发表在Nanoscale, 2018, 10, 11028-11033 (IF: 7.367)，并申请中国发明专利2项。
图：(a) Cr2Te3纳米棒及其M-T曲线，(b) 不同测试温度下Cr2Te3的磁滞回线。
